
日本冈山理科大学的研究人员通过研究虾在微重力下如何进食和行为,朝着使水产养殖成为未来月球基地可行食物来源迈出了重要一步。研究结果发表在《微重力科学与技术》期刊上。
挑战很简单。太空中没有天然存在的食物。宇航员的每一餐都必须从地球带来,或者在栖息地中种植和养殖。海鲜是地球上消费最广泛的蛋白质之一,但对于水生动物在月球基地或深空任务的低重力或微重力环境中会如何行为,几乎一无所知。
为了解决这一空白,研究团队建造了一个定制回转器,这是一种通过旋转样品来模拟失重状态的装置。标准回转器以每分钟10至25转的速度旋转,但这个速度对于能够比装置补偿速度更快重新调整自身方向的复杂动物来说太慢了。冈山团队建造了一个以约每分钟130转(每秒超过两转)旋转的版本,速度快到足以防止虾感知和补偿重力。这使得研究人员能够在几分钟到几天的范围内模拟伪失重状态,远远超过落塔或抛物线飞行中可获得的几秒钟。
研究团队进行了两项实验。在第一项实验中,幼年车虾被放置在回转器中,进行15分钟的试验,同时抓住一个塑料网以抵消水的晃动。虾只吃直接出现在嘴前的食物颗粒,采用被动进食策略而非主动捕猎。当水的运动停止时,进食最为有效,这表明如果水流得到适当控制,虾会在微重力下主动进食。
在第二项实验中,卤虫(Artemia salina,俗称海猴子)被持续旋转四天。它们成功捕食藻类,产生废物,并显著生长,没有显示出长期模拟微重力带来的重大不良影响。卤虫,通常被称为海猴子,是适应性强的生物,可以在闭环太空栖息地中作为可靠的蛋白质来源。
基因分析提供了另一层洞见。研究人员将暴露于24小时模拟微重力的车虾的RNA与保持在正常重力下的对照组进行了比较。他们发现控制几丁质代谢和角质层发育的基因发生了显著变化,,这两者都与运动和外骨骼维护有关。结果表明,微重力在基本的生物学水平上影响虾,改变了它们身体产生和维持外部结构的方式。
这项研究是更广泛的太空水产养殖发展努力的一部分。相关项目包括”月球孵化”计划(已将受精鱼卵送往月球)和为国际空间站设计的自动化水产养殖系统SpaceGenFish。冈山团队也尝试了鱼类实验,但由于摄像机限制而失败,留下了后续研究的空间。
在水产养殖能够为宇航员提供新鲜肉类方面发挥关键作用之前,还需要进行更多的研究。但研究结果表明,至少某些甲壳类动物可以在模拟太空微重力的条件下生存、生长和进食,为未来在国际空间站或月球表面的研究打开了大门。
婷 翻译

